莫尔晶格在生活中经常可见。将两个周期结构重叠在一起、并且彼此之间转过一定的角度，人们会在其上看到明暗相间的条纹，此即莫尔条纹。莫尔晶格在日常生活中有多种应用，包括艺术设计，纺织工业，建筑，图像处理，计量学和干涉测量。研究石墨烯的科学家发现，由两层石墨烯堆叠而成的莫尔结构在某个特定的转角下，魔幻般地呈现出超导性：电流在其中流动时完全没有损耗。这种超导性是单层石墨烯所完全不能想象的，莫尔晶格会从根本上改变材料的性质。人们接着研究了其它各种各样的莫尔结构，发现了莫尔晶格更多新奇独特的物理性质。然而，一个根本的科学问题，波在莫尔晶格中如何演化，却一直悬而未决。

近日，上海交通大学叶芳伟等利用光学诱导的办法，将两个周期晶格写入到同一块晶体中，得到了首个高度可调的光子莫尔晶格。借助于该莫尔晶格的连续可调性，并通过大量的数值模拟和实验证实，作者发现了波包在莫尔晶格中的演化规律：随着两个周期晶格的相对权重和它们之间相对转角的变化，波包在莫尔晶格中演化时，出现了波形散开和局域的急剧变化。通过严格的理论分析并辅助以大量的数值模拟，作者发现在一般情况下（除非莫尔转角刚好落在某些离散的特殊角上），莫尔晶格对应的准能带结构中各级能带都是极平带，因此光子在莫尔晶格里失去了动能，无法扩散，只能局域。莫尔晶格提供了对光控制的一种全新手段，为未来的光束控制、图像传输、信息处理提供了一种更加简单易行的手段，也为研究低功率下的非线性光学提供了一个易于执行的平台。此外，光子莫尔晶格的研究也为二维材料和冷原子系统中莫尔晶格的研究提供了极其有益的借鉴。（本文参考自上海交大官网）

Peng Wang, Yuanlin Zheng, Fangwei Ye*, et al.Localization and delocalizationof light in photonic moiré lattices.Nature,2019

DOI:10.1038/s41586-019-1851-6

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1851-6

低温下水结冰等相变现象无处不在，对气候、化学工业、低温生物学和材料科学等各种领域有着重要影响。冰核是水冻结的控制步骤，近一个世纪以来，人们一直认为低温下水结冰需要形成临界冰核。但由于冰核的短暂性和纳米级尺寸，还没有直接的实验证据证明这种冰核的存在。近日，中科院化学所王健君研究员与中国科学院大学周昕教授等人合作利用含有受控尺寸的氧化石墨烯纳米薄片去探测冰成核，并表明仅当纳米颗粒的尺寸大于某个临界值时才能有效地促进冰成核发生，而较小尺寸的氧化石墨烯纳米薄片则几乎不能帮助冰核形成。

从实验数据和理论计算中推断，氧化石墨烯的临界尺寸反映了临界冰核的大小，并得到与经典成核理论一致的结果。相比之下，当氧化石墨烯的尺寸小于临界冰核的尺寸时，氧化石墨烯的边缘会随着冰核的生长而发生钉扎变形，这使得成核的自由能壁垒大大提高，并抑制了石墨烯氧化物的促进作用。这些结果提供了关于临界冰核存在以及它的尺寸和过冷温度的依赖关系的实验结果，以前只是理论和模拟得到的研究结论。该方法可以扩展到探测其他成核过程中的临界核探测，从而可能改进对整个相变成核领域的认识。

GuoyingBai, Dong Gao, Zhang Liu, Xin Zhou Jianjun Wang. Probing the criticalnucleus size for ice formation with graphene oxide nanosheets.Nature, 2019.

DOI: 10.1038/s41586-019-1827-6

https://doi.org/10.1038/s41586-019-1827-6

磁性掺杂的拓扑绝缘体可实现量子异常霍尔效应（QAHE），该效应可为无损电荷传输应用提供量化的边缘状态。边缘状态由狄拉克点上的磁能隙占据，但是迄今为止，未曾直接观测该隙。观察到间隙对于克服QAHE的局限性是必不可少的，QAHE局限性迄今为止仅在比铁磁居里温度TC低1-2个数量级的温度下才会发生。亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心O. Rader和林茨大学G. Springholz团队使用低温光电子能谱法清楚地揭示了Mn掺杂的Bi2Te3的磁隙，该磁隙显示出铁磁面外自旋织构并且仅在TC以下打开。分析表明，在1 K处，最大的间隙尺寸高达90 mV，是理论上的五倍。

多尺度分析表明这种增强是由于Mn掺杂引起的显著结构修饰：代替无序杂质系统，形成了MnBi2Te4六元组和Bi2Te3五元组层的自组织交替序列。这增强了波函数的重叠和磁隙的大小。Mn掺杂的Bi2Se3和Mn掺杂的Sb2Te3形成相似的异质结构，但对于Bi2Se3，仅形成非磁性间隙，并且磁化处于表面。与Mn掺杂的Bi2Te3相比，自旋轨道相互作用较小。该发现提供了一些见解，这些见解对于将拓扑绝缘子的无损传输推向室温应用至关重要。

Largemagnetic gap at the Dirac point in Bi2Te3/MnBi2Te4heterostructures, Nature , (2019)

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1826-7

基于病毒的癌症疫苗在目前被认为是用于癌症免疫治疗的一种有效方法，但是它们所引起的大多数免疫反应其实往往是针对病毒而非肿瘤的。赫尔辛基大学Hélder A. Santos教授和Vincenzo Cerullo教授合作利用多疫苗接种策略构建了带有肿瘤抗原的、肿瘤细胞膜包裹的溶瘤病毒作为纳米疫苗ExtraCRAd。

实验结果表明，ExtraCRAd在体内外均能够表现出增强的感染性和溶瘤作用，并且这个纳米疫苗平台也可以在体内控制侵袭性黑色素瘤和肺肿瘤的生长，同时也可以产生高度特异性的抗癌免疫反应。因此，ExtraCRAd可以作为下一代个性化的癌症疫苗以增强改进对癌症的靶向免疫治疗。

ManlioFusciello, Hélder A.Santos, Vincenzo Cerullo. et al. Artificially cloaked viral nanovaccine forcancer immunotherapy.Nature Communications. 2019

https://www.nature.com/articles/s41467-019-13744-8

全氟烷基物质，如全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)，是已知的在全球污染水、空气和土壤资源的有毒物质。需要同时检测和清除这些化合物的战略，以解决这一新兴的健康和环境问题。近日，南开大学化学学院郭东升的研究小组，开发了一种能够选择性且强结合PFOS和PFOA的胍基杯[5]芳烃，利用荧光指示剂置换法对污染水中的这些化合物进行了敏感定量检测。

此外，通过将氧化铁纳米颗粒与两亲性的胍基杯[5]芳烃共聚合，可以利用简单的磁性吸收和过滤，有效地去除污染水中的PFOS和PFOA。这种利用大环两亲体的分子识别和自组装相结合的超分子方法在水污染的检测和修复中具有广阔的应用前景。

Zhe Zheng, Huijuan Yu, Wen-Chao Geng, et al.Guanidinocalix[5]arenefor sensitive fluorescence detection and magnetic removal of perfluorinatedpollutants. Nature Communications, 2019.

DOI:10.1038/s41467-019-13775-1

https://www.nature.com/articles/s41467-019-13775-1?utm_source=other_website utm_medium=display utm_content=leaderboard utm_campaign=JRCN_2_LW_X-moldailyfeed

近年来，金纳米团簇因其超小尺寸和明确的组成和结构而吸引了广泛的催化应用研究兴趣。但是，在这个新兴领域至少存在两个挑战。首先，配体的空间位阻抑制了团簇的催化活性；其次，使用金纳米团簇进行水相催化的机理常常是不明确的。近日，中科院固体物理研究所伍志鲲等报道了一种“一石二鸟”的策略，通过主客体化学来应对这两个挑战。作者合成了一种新型的金刚烷硫醇保护的Au40（S-Adm）22纳米团簇，并将其与一种刚性的水溶性组分，γ-环糊精-金属有机框架（γ-CD-MOF）结合，然后应用到HRP-mimicking反应系统中。

研究发现，Au40（S-Adm）22团簇与γ-CD-MOF结合所获得的催化剂表现出优异的水溶性和催化活性，与原始的Au40（S-Adm）22纳米团簇完全不同。此外，作者还通过DFT计算对HRP-mimicking反应的催化机理进行了研究。另一个有趣的发现是Au40（S-Adm）22具有独特的结构，可以将其视为Au13二十面体单元衍生的结构，这与广为报道的包含Au13二十面体为中心的的纳米簇不同。该工作新颖，有趣的结果对金属纳米团簇的性能调节和实际应用具有重要意义。

YanZhao, Shengli Zhuang, Zhikun Wu*, et al. A Dual Purpose Strategy to Endow GoldNanoclusters with Both Catalysis Activity and Water Solubility. J. Am. Chem.Soc., 2019

DOI:10.1021/jacs.9b11017

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11017

随着物联网的到来，能够在各种条件下以优异性能工作的压电传感器显得尤为重要。对于实际应用，较大的压电电压系数g和较高的居里温度Tc对压电传感器的性能至关重要。

近日，东南大学熊仁根，浙江师范大学Da-Wei Fu等报道了一种二维钙钛矿铁电体（4-氨基四氢吡喃）2PbBr4[（ATHP）2PbBr4]，其饱和极化为5.6 μC cm-2，Tc达503 K[高于BaTiO3（BTO，393 K）]，g33达660.3×10−3Vm N−1[比Pb（Zr，Ti）O3（PZT）陶瓷大得多（20至40×10−3Vm N-1），比poly(vinylidene fluoride)（PVDF，约286.7×10-3 Vm N-1）高出两倍多]。此外，（ATHP）2PbBr4结合了分子铁电的优点，例如重量轻，简单和环境友好的加工以及良好的机械柔韧性，将成为柔性设备，软机器人和生物医学设备中下一代智能压电传感器的有竞争力的候选产品。

Xiao-GangChen, Da-Wei Fu*, Ren-Gen Xiong*, et al. Two-dimensional layered perovskiteferroelectric with giant piezoelectric voltage coefficient. J. Am. Chem. Soc.,2019

DOI:10.1021/jacs.9b12368

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b12368

炭气凝胶(carbonaerogel)是一种轻质、多孔、非晶态、块体纳米炭材料，其连续的三维网络结构可在纳米尺度控制和剪裁，孔隙率高达80~98%，典型的孔隙尺寸小于50nm，网络胶体颗粒直径3~20nm，比表面积高达500~1100m2/g。与传统的无机气凝胶(如硅气凝胶)相比，炭气凝胶具有许多优异的性能和更加广阔的应用前景，具有导电性好、比表面积大、密度变化范围广等特点，在污染物处理、储能和电催化等领域具有广阔的应用前景。然而，以一种简单和可持续的方式大规模合成高性能CAs仍然具有较大的挑战性。近日，青岛科技大学的山内悠辅教授和南京理工大学的李建生教授等人合作报道了一种利用廉价且广泛使用的琼脂糖(AG)生物质作为碳前体，可大规模合成超轻和超多孔CAs的环境友好方法。

高孔隙率的沸石型咪唑盐框架-8 (ZIF-8)被引入AG气凝胶中，以增加比表面积并使杂原子掺杂成为可能。在惰性气氛中热解后，ZIF-8/AG衍生的氮掺杂CAs呈现出高度互联的多孔结构，其低密度为24 mg cm−3，高比表面积为516 m2/g，大孔隙体积为0.58 cm3/g。使用该策略合成的CAs在有机污染物的吸附方面有很大的应用潜力。

ChaohaiWang; Jeonghun Kim; Jing Tang; Jongbeom Na; Yong‐MookKang; Minjun Kim; Hyunsoo Lim; Yoshio Bando; Jiansheng Li; Yusuke Yamauchi.Large-Scale Synthesis of MOF-Derived Superporous Carbon Aerogels withExtraordinary Adsorption Capacity for Organic Solvents. Angewandte, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201913719

https://doi.org/10.1002/anie.201913719

可充镁电池凭借高容量、高丰度以及最重要的无枝晶特性等优势而成为后锂离子电池时代有力的竞争者。然而，金属镁负极表面形成的不导通Mg2+的钝化层严重限制了可充镁电池的发展。最近。中科院青岛能源所的Guanglei Cui、Zili Cui与青岛科技大学的Xinhong Zhou等通过电化学部分分解含锂的电解液在金属镁负极表面构建了具有Mg2+电导率的固态电解质界面。这种含锂电解液很容易通过将Li[B(hfip)4]盐溶解在二甲氧基乙烷中制备。

在前几周电化学循环形成固态电解质界面的过程中，Mg2+能够参与成膜因此该固态电解质界面同时具有Mg2+电导和Li+电导。这种稳定的固态电解质界面的存在阻挡了金属镁与电解液的进一步反应，因而电解液和负极在长期电化学循环过程中都能保持稳定。这种原位构建SEI膜的方法为可充金属镁电池的发展开辟了一条新的道路。

KunTang, Guanglei Cui, Xinhong Zhou, Zili Cui et al, A Stable Solid ElectrolyteInterphase for Magnesium Metal Anode Evolved from a Bulky Anion Lithium Salt,Advanced Materials, 2019

DOI:10.1002/adma.201904987

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201904987?af=R

钙钛矿-传层界面（PTLI）内不可避免地会产生缺陷，这会对功率转换效率（PCE）和钙钛矿太阳能电池（PSC）的稳定性造成不利影响。近日，电子科技大学Ning Wang、北京大学郭少军等人发现将可交联的有机小分子硫辛酸（TA）通过配位效应同时化学固定在TiO2和MAPbI3的表面上，然后热处理后的，原位交联形成坚固的连续聚合物（Poly（TA））网络，可以作为一种新的双面钝化剂引入PSC中，可以实现极大地钝化缺陷。

研究还发现，Poly（TA）可以进一步提高钙钛矿薄膜的电荷提取效率以及耐水和耐光能力。基于Poly（TA）的PSC达到了有史以来报道的MAPbI3最佳PCE的20.4％，具有可忽略的滞后性，并且稳定性大大提高。密度泛函理论计算表明，Poly（TA）对MAPbI3和PTLI的钝化是通过Poly（TA）中的官能团（-COOH，-C-S）与MAPbI3中的Pb2 +配位和TiO2中的Ti4+配位而相互作用发生的，这同时也得到了实验测试的证明。

Wang, N. Guo, S. et al. Efficient BifacialPassivation with Crosslinked Thioctic Acid for High-Performance MethylammoniumLead Iodide Perovskite Solar Cells. AM 2019.

DOI:10.1002/adma.201905661

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201905661

近年来，锌(Zn)电镀/剥离电化学反应由于具有安全性高、成本低、双电子转移、反应动力学快等优点，使其成为一种有前景的水性电池的负极材料。然而，锌的枝晶生长已经成为阻碍其进一步商业化的最大障碍之一。近日，中国科学院大连化物所李先锋研究团队通过一种简单普适性的策略，为水性锌基液流电池（ZFB）构建了多功能无粘结剂锡(Sn)改性的3D碳毡负极(SH)。

与原始碳毡（PH）相比，制备的SH具有更强的Zn成核位点，更低的析氢反应电位和更低的Zn成核过电位，从而更好地诱发均匀的镀锌/脱锌，并且具有很高的库仑效率（CE）。基于这样的SH，对称液流电池表现出优异的库仑效率（290次循环，平均CE为99.4％），Zn-Br液流电池具有更长的循环寿命（142个循环，平均CE为97.2％），远优于原始PH。该方法是一种抑制Zn枝晶生长并改善ZFBs性能的简单，新颖且有效的方法。

YanbinYin, Shengnan Wang, Qi Zhang, Yang Song, Nana Chang, Yanwei Pan, Huamin Zhang,Xianfeng Li. Dendrite‐Free Zinc Deposition Induced by Tin‐ModifiedMultifunctional 3D Host for Stable Zinc‐Based FlowBattery. Advanced Materials. 2019

DOI:10.1002/adma.201906803

https://doi.org/10.1002/adma.201906803